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相关系数算法-房地产行业的数学建模.pdf
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相关系数算法-房地产行业的数学建模.pdf
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4
房地产行业的数学建模
1.问题的重述
房地产行业既是国民经济的支柱产业之一,又是与人民生活密切相关的行业之一,
同时自身也是一个庞大的系统,该系统的状态和发展对国民经济的整个态势和全国人民
的生活水平影响很大。近年来,我国房地产业发展迅速,不仅为整个国民经济的发展做
出了贡献,而且为改善我国百姓居住条件发挥了决定性作用。但同时房地产业也面临较
为严峻的问题和挑战,引起诸多争议,各方都坚持自己的观点,然而多是从政策层面、
心理层面和资金层面等因素来考虑,定性分析多于定量分析。显然从系统的高度认清当
前房地产行业的态势、从定量角度把握各指标之间的数量关系、依据较为准确的预见对
房地产行业进行有效地调控、深刻认识房地产行业的经济规律进而实现可持续发展是解
决问题的有效途径。因此通过建立数学模型研究我国房地产问题是一个值得探索的方
向。
请利用附录中提供的及可以查找到的资料建立房地产行业的数学模型,建议包括
1. 住房需求模型;
2. 住房供给模型;
3. 房地产行业与国民经济其他行业关系模型;
4. 对我国房地产行业态势分析模型;
5. 房地产行业可持续发展模型;
6. 房价模型等。
并利用模型进行分析,量化研究该行业当前的态势、未来的趋势,模拟房地产行业
经济调控策略的成效。
2.模型假设
假设全国性数据具有普遍性,适用于城市统一化标准;
3.符号说明
Q
——住房需求量;
Y
——收入;
u ——误差项;
^
Y
——人均家庭可支配收入;
H
——人均住宅消费量;
i
E ——住房消费需求的收入弹性;
h
E ——单位时间的住房支出;
h
P ——人均住房价格;
x
P ——居民消费价格指数;
a
P ——人均建筑价格;
s
P
——商品房销售价格;
t
P ——t 期商品价格;
d
t
Q —— t 期商品需求量;
s
t
Q —— t 期商品供给量;
5
其他参量定义见文中所示。
4.问题的分析
住宅是人类生存和发展所需要的基本物质生活资料,它作为家庭的物质载体,具有
生存资料、享受资料和发展资料的全部特征。伴随着工业化和城市化进程,人民的生活
水平越来越高,对房子的需求愈来愈大,继而住宅问题成为一个普遍的社会问题。它直
接关系到国民经济建设的全局和人民生活质量的改善。
4.1 问题 1 分析
影响城镇居民住房消费需求的因素是多方面的,包括收入水平、住房价格、人口因
素、金融和税收等等。而收入和住房价格因素是构成影响居民住房需求诸多因素中最主
要和最直接的因素。在此我们引入住房需求收入弹性和价格弹性。住房需求的收入弹性
是描述居民住房需求特征的重要指标。本模型从收入弹性着手,建立普遍适用的住房需
求函数—住房对数线性函数形式,对问题 1 进行分析,结合附件中的相关数据运用
Eviews6.0 对各个变量进行单位根检验,通过检验后进行回归求住房需求函数。
4.2 问题 2 分析
商品的市场供给量和需求量随时间变化出现时涨时跌,时增时减交替变化。当市场
出现供大于求的情况时,住房价格下降,随之对于住房的供给就出现市场萎缩;市场的
萎缩导致供不应求,价格上涨,住房供给又增加产量,形成了类似蛛网的模型。
住房供给模型基于蛛网模型展开讨论;在考虑非线性(即供给函数和需求函数为非
线性)以及市场价格自调节机制的基础上,提出改进后的蛛网模型
[1]
。
4.3 问题 3 分析
房地产行业对国民经济其他行业都有需求拉动力力或供给推动力,但是,定量地分
析与房地产业关联度大的主要产业类型,定量地反映房地产业对各相关产业的波及和影
响效应以及揭示房地产业与其他产业之间的内在结构关系却很难。然而,它们存在前向
关联和后向关联关系;简而言之,即房地产行业和各个行业的因果关系;基于此,方法
一,本文建立基于 Eviews6.0 的格兰杰检验因果模型
[2]
,对房地产与国民经济其他行业
关系进行一定的分析。方法二中,运用单位根检验确定与房地产行业有关的因素,进而
建立回归模型得到房地产与国民经济其他行业的关系模型。
4.4 问题 4 分析
在对我国房地产行业态势进行分析时,我们采用的影响房地产主要因素为城市居
民居住消费价格指数,房地产土地开发面积指数,房地产资金来源指数,居民消费价格
指数,商品房待售面积指数,商品房施工面积指数等等,然后通过相关性分析,根据相
关程度筛选出关联性较大的因素。房地产开发投资指数首先对综合景气指数按照均匀区
间把房地产的发展态势分成了十类,然后再根据所分区间分别对不同时期的景气指数用
相应的数值表示其不同时期房地产级次,然后,运用 BP 神经网络进行训练得到相应的
神经网络函数。并对房地产资金来源指数等指数进行灰关联预测。
4.5 问题 6 分析
房地产业在国民经济中占有越来越重要的位置,房地产的价格也关系到一般老百姓
的生产和生活问题,也关系到一个城市发展的潜力和竞争力。影响房价的因素有许多,
譬如地价、人均收入以及造价等等;在此基础上,运用 Eviews6.0 对与房价有关的因素
的数据进行处理,得出各个因素与房价的关联系数,最终得出家庭收入 X
2
、房地产投
资(国家资本金)X
3
、城镇新建住房面积 X
4
以及城镇人均住房面积 X
5
与房价的关系紧
密。
在得出房价的关联因素后,首先采取普遍适用的多元线性回归模型,但是在对数据
6
进行单位根检验发现数据明显不平稳,多元线性回归模型不适用,然后采用对数化对数
据进行处理后,发现数据较好满足平稳性。因此,采用基于灰关联分析的特征价格改进
模型。
5.模型的建立与求解
5.1 住房需求模型
所谓住房需求指的是在一定市场条件下,对于住房主观愿望且具有实际支付能力的
住房需求
。住房需求包括刚性需求和改善型需求。刚性需求指的是由于家庭的组建或者
家庭人口的增加而产生的住房需求,通常不受其他宏观经济变量的影响。改善性需求指
的是由于需求者对住房的居住条件不满意而产生的,需要对居住条件进行改善所导致的
住房需求,这类需求通常在很大程度上受其他宏观经济变量的影响,存在着较强的需求
收入弹性和需求价格弹性。
人均家庭可支配收入是影响住房需求的最大因素,其次是人均住房价格和居民消费
指数。从城市化方面来看,农民逐渐从农村转移到城市中,在空间地域上高度集中劳动
力,此时住房需求量不仅反映了城市容纳城市化人口的能力,在直接层面上其的增加将
导致住房供小于求,进而使房价上升;在另一方面,居民消费价格指数的提高在一方面
反映了国家的经济发展速率,这在一定程度上也影响着住房的需求。
5.1.1 模型的建立
(1)收入弹性
住房需求的收入弹性
[3]
是度量居民家庭住房消费特征的重要指标,它反映了居民家
庭住房需求对收入变化的敏感程度。收入弹性具有若干政策性特征,可以将其作为衡量
“政府收入政策对于解决住房消费问题的手段是否有效”的判断依据,因为如果收入弹
性小,即使提高其收入,也不能期待住房消费支出有所增加、对政府刺激住房消费问题
的解决方法不起任何作用;另一方面,收入弹性大的时候,依靠收入上升可以期待住房
消费支出的增加,因而通过提高收入的政策就成为解决住房消费问题的有效手段。
住房消费需求的收入弹性即住房消费变化的百分比与引起该变化的城镇居民家庭
收入变化的百分比的比值,它反映城镇居民家庭收入水平的变动对住房需求影响程度的
大小,用公式表示如下:
Y
Y
Q
Q
E
i
Δ
Δ
=
(1)
在式中 Q 为住房需求量,
Y
为收入,
i
E 为住房消费需求的收入弹性。由于收入与需
求量成同方向变化,所以住房消费需求的收入弹性应为正值。根据经济学一般原理,若
10 <<
i
E ,表明住房消费对收入变化反映变化不敏感,反之,反应敏感。相应的住房需
求的价格弹性也类似对应。
(2)住房需求函数
设住房需求函数是对数线性函数形式
[4]
,即
() () ()
uPLnPLnYLnHLn
xh
+++
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
32
^
10
ββββ
(2)
在对住房需求函数进行定量分析时,由于缺乏直接相关的数据,但是人均住宅消费
量在一定程度上间接反映了居民对住房的需求。在此采用人均住宅消费量来定义住房需
求。
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7
其中: 1
321
=++
β
β
β
u :误差项;
H
:人均住宅消费量;
^
Y
:人均家庭可支配收入;
h
P :人均住房价格;
x
P :居民消费价格指数;
由于
dLnY
dLnH
H
Y
dY
dH
=
^
所以
1
β
和
2
β
就分别对应住房需求的收入弹性
()
i
E 和价格弹性
()
i
η
。
一户家庭在一个单位时间或月或年内消耗的住房服务的数量即住房消费量
[4]
H
的定义
是很严格的并且难以度量。因此常将其转换为单位时间的人均住房支出即 HPE
hh
⋅
= ,
作用于线性变换式(2)可以得到:
()
u
P
p
Ln
P
Y
Ln
P
E
Ln
x
h
xx
h
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
2
^
10
1
βββ
(3)
其中
h
E 为单位时间的住房支出;
(3)单位根检验的必要性
经典计量经济学理论
[5]
是建立在时间序列平稳的基础上的,所假设的变量间的相关
系数服从的是正态分布。现代计量经济学研究发现,大部分经济变量是非平稳的。用蒙
特卡罗模拟方法分析非平稳时间序列的相关系数的分布情况,研究结果表明:当时间序
列非平稳使,相关系数实际上服从的是倒 U 和 U 字形分布,因此增加了拒绝解释变量
系数为零的假设的概率,并且该概率随着样本容量和时间序列单整阶数的增加而增加。
这样,就降低了检验的功效,增加了纳伪的可能性。也就是说在大样本和较高单整阶数
的条件下,随意检验本来独立的两个变量的相关系数的显著性,结论都是肯定的,直接
结果是导致不相关的两个非平稳变量在相关系数的分布呈现道 U 和 U 字形的情况下,
被检验出两者具有相关关系。即是说,用非平稳变量进行回归分析,尤其在大样本和较
高单整阶数的情况下,结论全是变量之间具有相关关系,将实际上不相关的两个非平稳
变量用来回归分析,是一种伪回归。所以,必须首先考虑和检验变量的平稳性,才能对
非平稳变量间进行回归分析。
5.1.2 模型的求解
每年人均建筑面积在一定的增长,商品房的销售价格也随每年的行业态势而发生改
变,在此定义
ash
PPP
⋅
= ,其中
()
a
P 代表人均建筑价格,
(
)
s
P 代表商品房销售价格。
基于上述模型的结论可知,所选择的因素有单位时间的人均住房支出
()
h
E ,人均家
庭可支配收入
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
^
Y
,人均住房价格
(
)
h
P 及居民消费价格指数
(
)
x
P 。
对数据进行处理得表 1:
8
表 1 模型 1 相关数据处理表
利用 Eviews6.0 进行线性回归时,对式(3)中的
x
h
P
E
,
x
P
Y
^
,
x
h
P
P
看作一个整体变量,
并对各个变量进行回归,步骤如下:
Step1:对处理前的各指标作单位根检验
对 3 个自变量进行单位根检验,观察它们是否是平稳时间序列。3 个指标的 ADF
检验结果如图所示:
Null Hypothesis: D(LNEHPX,2) has a unit root
Exogenous: None
Lag Length: 1 (Fixed)
t-Statistic Prob.*
Augmented Dickey-Fuller test statistic -2.651756 0.0221
Test critical values: 1% level -3.271402
5% level -2.082319
10% level -1.599804
图1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
x
h
P
E
Ln
单位根检验结果
PX EH EH/PX
LN(
EH/
PX)
PH PH Y Y/PX LN(Y/P
X)
PH/PX LN(PH/PX)
1998 0.992
5
227.3
0
229.02 5.43 1902 1.9 818.2
8
824.463476
1
6.7147
32843
1916.27204 7.558136932
1999 0.986 233.4
0
236.71 5.47 1883 1.88 840.2
4
852.170385
4
6.7477
8649
1909.837728 7.554773558
2000 1.003
5
252.3
0
251.42 5.53 1955 1.95 883.0
5
879.970104
6
6.7798
87935
1947.683109 7.574395796
2001 1.007
25
269.8
0
267.86 5.59 2024 2.02 917.3
2
910.717299
6
6.8142
3253
2009.0345 7.605409537
2002 0.992
33
292.7
0
294.96 5.69 2110 2.11 995.1
8
1002.87202
8
6.9106
23191
2126.611107 7.662284962
2003 1.011
67
288.3
0
284.97 5.65 2229 2.23 980.2
2
968.912787
8
6.8761
74606
2203.584173 7.697840483
2004 1.039 352.2
0
338.98 5.83 2646 2.65 1197.
48
1152.53128 7.0497
15916
2546.198268 7.84235665
2005 1.018
2
423.4
0
415.83 6.03 3017 3.02 1312.
54
1289.07876
6
7.1616
83108
2963.464938 7.99411445
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